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物理界陷入计算困境,谁知救星,是百年前印度数学天才

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哈喽,大家好,今天小墨这篇评论,主要来分析物理界遇计算难题,竟被百年前印度天才的公式破解。

在高能物理的研究领域里,科学家们常年被复杂的计算难题困住。大家都以为得靠更先进的超级计算机才能突破,没想到答案竟藏在百年前的一本数学笔记里。

近期印度科学理工学院主导的一项研究,直接颠覆了学界的认知。



百年前逝世的印度数学天才斯里尼瓦萨·拉马努金,他在1910年代随手写在笔记本上的圆周率公式,居然和现代黑洞理论、弦论的核心数学结构严丝合缝。这项发表在《物理评论快报》的研究,让纯数学与物理宇宙的深层关联再次成为焦点。



拉马努金的人生充满了传奇色彩。他没接受过正规的高等数学训练,却仅凭直觉推导出数千个复杂定理。1914年他提出的一组圆周率级数公式,收敛速度快到惊人,仅仅计算第一项就能精确到小数点后8位。



这些公式后来成了超级计算机计算圆周率数万亿位的基础,著名的Chudnovsky算法就源于此。但在很长一段时间里,它们都被当成纯粹的数论技巧,没人想到会和物理研究扯上关系。

新湖南在11月底的报道中提到,我国数学家刘若川曾因研究相关理论获拉马努金奖,他的团队在整理拉马努金遗稿时,就发现过不少看似“无用”却暗藏玄机的公式。

刘若川在接受采访时说起过一个细节,他的学生曾在研究p进霍奇理论时陷入瓶颈,偶然翻到拉马努金关于模形式的手稿,居然从中找到了全新的解题思路。这和印度科学理工学院的研究有着异曲同工之妙,都印证了拉马努金公式的深层价值。





印度科学理工学院的物理学家阿尔纳布·普里亚·萨哈和安宁达·辛哈,最初的目标根本不是研究拉马努金。他们只是想简化量子粒子相互作用时的振幅计算,这个过程涉及的费曼图和高维积分,繁琐到让研究寸步难行。

为了找到更高效的计算工具,团队深入研究共形场论,这是一种在尺度变换下保持不变的理论框架,广泛用于相变和弦论研究。

让人没想到的是,当他们用数学语言描述特定弦论模型的高能散射时,推导出的结构居然和拉马努金的圆周率模函数公式完全重叠。



澎湃新闻在12月初报道拉马努金奖相关新闻时,也提到类似的跨界案例。有凝聚态物理研究者在解释湍流现象时,一直无法突破数学描述的瓶颈,后来借鉴拉马努金的级数展开形式,居然成功搭建了基础模型。





这项发现的核心,是数学模块性与物理全息原理的潜在联系。拉马努金的公式利用了模形式的对称性,这种深奥的数学对象,如今越来越多地出现在弦论和量子黑洞熵的描述中。

研究人员发现,拉马努金的级数展开形式,自然出现在引力子散射过程的数学表达中。而理解引力子散射,是构建统一广义相对论与量子力学的万物理论的关键一步。



这意味着他的公式不只是计算圆周率的捷径,可能蕴含着描述宇宙的通用数学语法。

更值得关注的是,这种联系还涉及对数共形场论。这类场论既能描述黑洞视界附近的量子涨落,也能解释凝聚态物理中的湍流和渗流现象。

就像水渗透咖啡粉的过程,看似普通的日常现象,居然也能通过拉马努金的公式找到数学规律。



目前研究团队正忙着把这种方法推广到更多物理模型中,他们想弄清楚这种拉马努金联系是否普遍存在于所有量子引力理论中。如果答案是肯定的,人类或许能更快解开黑洞信息悖论的谜团。

拉马努金留下的数学遗产,正在不断给世界带来惊喜。纯数学与物理宇宙的奇妙共鸣,让我们看到科学探索的无限可能。未来随着研究的深入,或许还会有更多隐藏的宝藏被发现。

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